論水利工程大體積混凝土的溫控措施

摘 要:隨著國家對水利建設投資的增加，大體積混凝土技術已廣泛應用于工程項目中，對施工質量及裂縫控制要求也越來越高。本文就混凝土的溫度變化及裂縫產生的原因，提出混凝土的溫控措施。

關鍵詞:大體積混凝土 裂縫 溫度應力 措施

中圖分類號:TV5\t\t\t文獻標識碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0082-01

1 混凝土溫度變化過程

大體積混凝土澆筑后，因水泥水化熱的釋放及混凝土導熱性的不良等原因，內部溫度短時間內明顯升高。以后熱量逐漸散發出去，最終壩體溫度達到穩定，這一自然降溫過程極為緩慢，延續時間較久，大體積混凝土澆筑后的溫度變化過程概括為:溫降期、溫升期和穩定期等三個過程。

2 混凝土裂縫產生原因

混凝土的溫度變化，導致混凝土因熱脹冷縮作用而發生溫度變形，這種變形往往受到約束而產生溫度應力。當產生的溫度應力為拉應力且超過混凝土的抗拉強度，則產生溫度裂縫。

2.1 水泥水化熱

水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數相對較小，所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水化熱無法及時散發出去，以至于越積越高，使內外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結構表面可以自然散熱，實際上內部的最高溫度，多數發生在澆筑后的最初3d～5d。

2.2 外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內外層混凝土溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應力是由于溫差引起溫度變形造成的;溫差愈大，溫度應力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內部的最高溫度一般可達60℃～65℃，并且有較長的延續時間。因此，應采取溫控措施，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。

2.3 混凝土的收縮

混凝土中約20%的水分是水泥硬化所必須的，而約80%的水分要蒸發。多余水分的蒸發會引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內部水蒸發引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。

3 混凝土溫度裂縫控制

3.1 控制混凝土溫升

大體積混凝土結構在降溫階段，由于降溫和水分蒸發等原因產生收縮，再加上存在外約束不能自由變形而產生溫度應力。因此，控制水泥水化熱引起的溫升，即減小了降溫溫差，這對降低溫度應力、防止產生溫度裂縫能起釜底抽薪的作用。為控制大體積混凝土結構因水泥水化熱而產生的溫升，需采取相應的施工措施。

(1)降低混凝土澆筑溫度。如采取通過地弄材料;搭蓋涼棚，噴灑水霧降溫等措施降低料倉骨料溫度。采用風冷、浸水、噴灑冷水等措施預冷粗骨料。骨料從預冷倉到拌和樓，應采取隔熱、保溫措施。混凝土拌和時，可采用冷水、加冰等降溫措施。高溫季節應加快混凝土澆筑的施工進度，減少混凝土的暴露時間;基礎部位混凝土，應在有利季節進行澆筑等措施。

(2)降低壩體內外溫差。為降低壩體內外溫差，防止或減少表面裂縫，應在低溫季節前，將壩體溫度降至設計要求的溫度。如采用壩體中期通水冷卻，由計算確定，一般2個月左右。通過水溫與混凝土內部溫差之差，不應超過20℃，日降溫不超過1℃。

(3)降低混凝土的水化熱溫升。如在滿足混凝土各項設計指標的前提下，應采用水化熱低的水泥，優化配合比設計，采取綜合措施，減少混凝土的單位水泥用量;在高溫季節，可采用表面流水養護混凝土，有利于表面散熱;采用冷卻水管進行初期冷卻等措施。

(4)進行表面保護。在低溫季節和氣溫驟降季節，混凝土應進行必要的表面保護。如模板拆除時間應根據混凝土強度及混凝土的內外溫差確定，并應避免在夜間或氣溫驟降時拆模。在氣溫較低季節，當預計拆模后有氣溫驟降，應推遲拆模時間;如必須拆模，應在拆模的同時采取保護措施。

(5)特殊部位的溫度控制措施。如對巖基深度超過3m的塘、槽回填混凝土，應采用分層澆筑或通水冷卻等溫控措施，控制混凝土最高溫度;回填混凝土應在有利季節進行或采用低溫混凝土施工;并縫塊澆筑前，下部混凝土溫度應達到設計要求，并應安排在有利季節進行;必要時，采用初期通水冷卻或其他措施。自然冷卻不能達到壩體的接縫灌漿溫度要求時，應在混凝土澆筑時埋設冷卻水管進行后期冷卻等。

3.2 加強混凝土的保溫和養護

剛澆筑的混凝土強度低、抵抗變形能力小，如遇到不利的溫濕度條件，其表面容易發生有害的冷縮和干縮裂縫。保溫的目的是減小混凝土表面與內部溫差及表面混凝土溫度梯度，防止表面裂縫的發生。無論在常溫還是在負溫下施工，混凝土表面都需覆蓋保溫層。進行保溫保濕養護，養護時間不應少于14d，使砼硬化過程中產生的溫差應力小于砼本身的抗拉強度，從而可避免砼產生貫穿性的有害裂縫。常溫保溫層，可以對混凝土表面因受大氣溫度變化或雨水襲擊的溫度影響起到緩沖作用;負溫保溫則根據工程項目地點、氣溫以及控制混凝土內外溫差等條件進行設計。保溫層兼有保濕的作用，如果用濕砂層，溫鋸末層尤為突出，保濕可以提高混凝土的表面抗裂能力。

3.3 加強混凝土的溫度監測工作

溫度控制是大體積混凝土施工中的一個重要環節，也是防止溫度裂縫的關鍵。做好測溫工作，隨時控制砼內的溫度變化，及時調整保溫及養護措施，使混凝土中心溫度與表面溫度的差值、混凝土表面與大氣溫度差值均不應超過25℃。

大體積混凝土的簡易測溫法，只需要采用較簡單的設備，就能直觀地測得混凝土內部溫度，而且精確度高，花費少。具體做法如下:(1)使用φ48的腳手架鋼管或其他無縫鋼管，管壁厚度以2mm為宜，內徑為30mm～50mm。按量取所需長度截斷，其一端用比鋼管外徑大10mm的圓鋼板焊牢密閉，使其不能滲水。(2)焊接好的鋼管呈正三角形，布置于綁扎好的底板鋼筋網架上，并焊牢，再用橡皮套管套于距鋼管底部50mm處，管兩端用鐵絲扎牢，確保水不能滲入管內。鋼管口用木塊塞好。鋼管平面布置點，兩點間距為600mm;上管底距混凝土板面150mm，中管底距板底為1/2板厚，下管底距板底面150mm。(3)混凝土澆筑后，即向鋼管中裝入自來水，每隔一定時間用棒式溫度計伸入管中，即可知該鋼管下部混凝土溫度。將不同深度管中所測溫度相比較，即能得知該處混凝土上下點的溫差。從而能控制混凝土養護溫度，確保底板混凝土工程質量。

4 結語

在水利工程施工中，保溫養護是大體積混凝土施工的關鍵環節。其目的主要是降低大體積混凝土澆筑塊體的內外溫差以及降低混凝土塊體的降溫速度，充分利用混凝土的抗拉強度，以提高混凝土塊體承受溫度應力時的抗裂能力，達到防止或控制溫度裂縫的目的。同時，在養護過程中保持良好的溫度和防風條件，使混凝土在良好的環境下養護，施工人員應根據事先確定的溫控指標的要求，來確定大體積混凝土澆筑后的養護措施。

①作者簡介:鐘志標(1967，3，11-)，男，廣東省清遠市人，工程技術人員，中專學歷，主要從事水利水電工程施工管理工作。